JPH0191865A - 無機生体材料及びその製造方法 - Google Patents
無機生体材料及びその製造方法Info
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- JPH0191865A JPH0191865A JP8746476A JP4647687A JPH0191865A JP H0191865 A JPH0191865 A JP H0191865A JP 8746476 A JP8746476 A JP 8746476A JP 4647687 A JP4647687 A JP 4647687A JP H0191865 A JPH0191865 A JP H0191865A
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Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、人工骨、人工歯根などのインブラント材料と
して有用な無機生体材料及びその製造方法に関するもの
である。
して有用な無機生体材料及びその製造方法に関するもの
である。
［従来の技術及びその問題点］
骨と化学結合をつくる、いわゆるバイオアクティブセラ
ミックスとしては、アパタイト焼結体やＮａ２０−Ｋ２
Ｏ−Ｍｇｏ−ＣａＯ−３ｉ○２−Ｐ２０５系結晶化ガラ
スが知られている。また、ＭＱＯ−ｃａｏ−Ｐ２０ｓ
−８ｉ ０２系ガラスを２００メツシュよりも細かい粒
度に粉砕し、そのガラス粉末を成形後、ガラス粉末の焼
結温度域で熱処理し、次いでアパタイト結晶 ［Ｃａ１０（Ｐ○ａ ）ｓ （００，５，Ｆ）２１及
びウオラストナイト結晶［ＣａＳ ｉ ０３ ］の生成
湿度域で熱処理して製造される結晶化ガラスも知られて
いる。この結晶化ガラスでは、アパタイト結晶が生体親
和性に寄与し、ウオラストナイト結晶が機械的強度に寄
与する。従って、機械的強度を上げるためにはウオラス
トナイト結晶の含有率を高めることが望ましい。そこで
、ＳｉＯ２の含有量を増やし、ウオラストナイト結晶の
析出量を増した結晶化ガラスも知られている。
ミックスとしては、アパタイト焼結体やＮａ２０−Ｋ２
Ｏ−Ｍｇｏ−ＣａＯ−３ｉ○２−Ｐ２０５系結晶化ガラ
スが知られている。また、ＭＱＯ−ｃａｏ−Ｐ２０ｓ
−８ｉ ０２系ガラスを２００メツシュよりも細かい粒
度に粉砕し、そのガラス粉末を成形後、ガラス粉末の焼
結温度域で熱処理し、次いでアパタイト結晶 ［Ｃａ１０（Ｐ○ａ ）ｓ （００，５，Ｆ）２１及
びウオラストナイト結晶［ＣａＳ ｉ ０３ ］の生成
湿度域で熱処理して製造される結晶化ガラスも知られて
いる。この結晶化ガラスでは、アパタイト結晶が生体親
和性に寄与し、ウオラストナイト結晶が機械的強度に寄
与する。従って、機械的強度を上げるためにはウオラス
トナイト結晶の含有率を高めることが望ましい。そこで
、ＳｉＯ２の含有量を増やし、ウオラストナイト結晶の
析出量を増した結晶化ガラスも知られている。
ところで、これらのセラミックスの曲げ強度は、アパタ
イト焼結体で、１０００〜１４００Ｋｇ／ｌ−ｊ！、Ｎ
ａ２０−Ｋ２Ｏ−ＭＱＯ−ＣａＯ−３ｉ ０２−Ｐ２０
５ Ｍ結晶化ガラスで１０００〜１５００Ｋｇ／ｃｉ、
ＭＱＯ−ＣａＯ−Ｐ２０５−８ ｉ ０２系結晶化ガ
ラスで１２００〜’＋４００８ｇ／ｄ程度である。さら
に、ウオラストナイトを多量に析出させたＣａＯ−Ｐ＋
０５−３ ｉ ０２系、あるいはＣａＯ−Ｐ２０ｓ
−８ｉ ０２−（ＭＱＯ，Ｙ２０ａ ）系結晶化ガラス
は１７００〜２３００ Ｋｇ／ ＣＩｉという高い曲げ
強度を有している。しかし、この値は人工骨または人工
歯根としては必ずしも充分に満足できるほどのものでは
なく、さらに高強度な材料が要望されている。
イト焼結体で、１０００〜１４００Ｋｇ／ｌ−ｊ！、Ｎ
ａ２０−Ｋ２Ｏ−ＭＱＯ−ＣａＯ−３ｉ ０２−Ｐ２０
５ Ｍ結晶化ガラスで１０００〜１５００Ｋｇ／ｃｉ、
ＭＱＯ−ＣａＯ−Ｐ２０５−８ ｉ ０２系結晶化ガ
ラスで１２００〜’＋４００８ｇ／ｄ程度である。さら
に、ウオラストナイトを多量に析出させたＣａＯ−Ｐ＋
０５−３ ｉ ０２系、あるいはＣａＯ−Ｐ２０ｓ
−８ｉ ０２−（ＭＱＯ，Ｙ２０ａ ）系結晶化ガラス
は１７００〜２３００ Ｋｇ／ ＣＩｉという高い曲げ
強度を有している。しかし、この値は人工骨または人工
歯根としては必ずしも充分に満足できるほどのものでは
なく、さらに高強度な材料が要望されている。
従って本発明の目的は優れた生体親和性を備え、しかも
従来品よりもさらに高強度である無機生体材料を提供す
ることにある。
従来品よりもさらに高強度である無機生体材料を提供す
ることにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記目的を達成させるためになされたもので
あり、垂部百分率で ＣａＯ１２〜５６％ Ｐ２Ｏ５１〜２７％ ＳｉＯ２２２〜５０％ Ｍｑｏ Ｏ〜３４％ Ａｌ２Ｏ３ ０〜２５％ Ｋ２Ｏ ０〜１０％ Ｌｉ２Ｏ０〜１０％ Ｎａ２Ｏ０〜１０％ 下ｉ０２ ０〜１０％ ＺｒＯ２０〜１０％ ＳｒＯ０〜１０％ Ｎｂ２Ｏ５０〜１０％ ＴＢ２Ｏ５ ０〜１０％ Ｂ２０３ ０〜１０％ Ｆ２ ０〜５％ Ｙ２０３ ０〜５％ の範囲で上記成分を含有し、ＣａＯ，、Ｐ２Ｏ５，Ｓｉ
Ｏ２、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３の含有り合計が９０％以上
である組成を有する結晶化ガラス中にジルコニア−アル
ミナ系セラミックスを分散させて機械的性質を向上させ
た無機生体材料である。
あり、垂部百分率で ＣａＯ１２〜５６％ Ｐ２Ｏ５１〜２７％ ＳｉＯ２２２〜５０％ Ｍｑｏ Ｏ〜３４％ Ａｌ２Ｏ３ ０〜２５％ Ｋ２Ｏ ０〜１０％ Ｌｉ２Ｏ０〜１０％ Ｎａ２Ｏ０〜１０％ 下ｉ０２ ０〜１０％ ＺｒＯ２０〜１０％ ＳｒＯ０〜１０％ Ｎｂ２Ｏ５０〜１０％ ＴＢ２Ｏ５ ０〜１０％ Ｂ２０３ ０〜１０％ Ｆ２ ０〜５％ Ｙ２０３ ０〜５％ の範囲で上記成分を含有し、ＣａＯ，、Ｐ２Ｏ５，Ｓｉ
Ｏ２、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３の含有り合計が９０％以上
である組成を有する結晶化ガラス中にジルコニア−アル
ミナ系セラミックスを分散させて機械的性質を向上させ
た無機生体材料である。
この無機生体材料は、アパタイト結晶と、ウオラストナ
イト、ジオプサイド、フォルステライト、オケルマナイ
ト及びアノルサイト等のアルカリ土類ケイ酸塩結晶の１
種または２種以上とを含有し、ざらにβ−リン酸三カル
シウム結晶［β−Ｃａ３ （ＰＯａ ）２ ］を場合に
より含有する。
イト、ジオプサイド、フォルステライト、オケルマナイ
ト及びアノルサイト等のアルカリ土類ケイ酸塩結晶の１
種または２種以上とを含有し、ざらにβ−リン酸三カル
シウム結晶［β−Ｃａ３ （ＰＯａ ）２ ］を場合に
より含有する。
上記のごとき本発明の無ｎ生体材料は、中口百分率で
ＣａＯ１２〜５６％
Ｐ２Ｏ５１〜２７％
ＳｉＯ２ ２２〜５０％
ＭＱＯ０〜３４％
Ａ１２Ｏ３ ０〜２５％
Ｋ２Ｏ ０〜１０％
Ｌｉ２Ｏ ０〜１０％
Ｎａ２Ｏ ０〜１０％
ＴｉＯ２０〜１０％
ＺｒＯ２０〜コＯ％
ＳｒＯＯ〜１０％
Ｎｂ２０ｓ ０〜１０％Ｔａ２０５
０〜１０％ Ｂ２Ｏ３ ０〜１０％Ｆ２
０〜５％Ｙ２ ０３
０〜５％の範囲で上記成分を含有し、Ｃａｂ、Ｆ
２０５、Ｓ ｉ ０２ 、ＭＱＯ及びＡｊ２２０３ （
７）含有量合計が９０％以上である組成を有し、かつ２
００メツシュよりも細かい粒度を有するマトリックスガ
ラス粉末に、ジルコニア−アルミナ系セラミックスを体
積百分率で５〜５０％均一に混合し、この混合物を所定
の形に成形した後に、この成型体が焼結する温Ｆｌ域で
熱処理し、ガラスからアパタイト結晶とウオラストナイ
ト、ジオプサイド、フォルステライト、オケルマナイト
及びアノルサイトから選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結
晶の１種または２種以上とが均一に析出する温度域で熱
処理することによって製造することができる。
０〜１０％ Ｂ２Ｏ３ ０〜１０％Ｆ２
０〜５％Ｙ２ ０３
０〜５％の範囲で上記成分を含有し、Ｃａｂ、Ｆ
２０５、Ｓ ｉ ０２ 、ＭＱＯ及びＡｊ２２０３ （
７）含有量合計が９０％以上である組成を有し、かつ２
００メツシュよりも細かい粒度を有するマトリックスガ
ラス粉末に、ジルコニア−アルミナ系セラミックスを体
積百分率で５〜５０％均一に混合し、この混合物を所定
の形に成形した後に、この成型体が焼結する温Ｆｌ域で
熱処理し、ガラスからアパタイト結晶とウオラストナイ
ト、ジオプサイド、フォルステライト、オケルマナイト
及びアノルサイトから選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結
晶の１種または２種以上とが均一に析出する温度域で熱
処理することによって製造することができる。
本発明の無機生体材料に於て、マトリックスとなるガラ
スの組成に関し、その量的限定理由を以下に述べる。
スの組成に関し、その量的限定理由を以下に述べる。
ＣａＯが１２％未満では、ガラス粉末の焼結性が極端に
悪くなるため、高強度な結晶化ガラスをＩＦＩることが
できない。またＣａＯが５６％を越えるとガラスの失透
傾向が著しくなる。従って、ＣａＯの含量は１２〜５６
％に限定される。
悪くなるため、高強度な結晶化ガラスをＩＦＩることが
できない。またＣａＯが５６％を越えるとガラスの失透
傾向が著しくなる。従って、ＣａＯの含量は１２〜５６
％に限定される。
Ｆ２０５が１％未満では、ガラスの失透傾向が著しく、
２７％を越えるとウオラストナイト、ジオプサイド、フ
ォルステライト、オケルマナイト、アノルサイト等のア
ルカリ土類ケイ酸塩結晶の析出量が少なくなるので、Ｆ
２０５の含量は１〜２７％に限定される。ＳｉＯ２が２
２％未満では、ガラス粉末の焼結性が悪くなり、かつア
ルカリ土類ケイ酸塩結晶の析出量も少なくなる。またＳ
ｉｏ２が５０％を越えるとガラスが失透しやすくなる。
２７％を越えるとウオラストナイト、ジオプサイド、フ
ォルステライト、オケルマナイト、アノルサイト等のア
ルカリ土類ケイ酸塩結晶の析出量が少なくなるので、Ｆ
２０５の含量は１〜２７％に限定される。ＳｉＯ２が２
２％未満では、ガラス粉末の焼結性が悪くなり、かつア
ルカリ土類ケイ酸塩結晶の析出量も少なくなる。またＳ
ｉｏ２が５０％を越えるとガラスが失透しやすくなる。
従って、ＳｉＯ２の含量は２２〜５０％に限定される。
ＭｑＯは必須成分ではないが、含む場合は３４％より多
いとアパタイト結晶の生成量が少なくなるので、３４％
以下に限定される。
いとアパタイト結晶の生成量が少なくなるので、３４％
以下に限定される。
同様にＡｌ２Ｏ３も必須成分ではないが、含む場合は２
５％よりも多いとアパタイト結晶の生成量が少なくなる
ので、２５％以下に限定される。これらの５成分、すな
わちｃａｏ、Ｆ２０５、ＳｉＯ２、ＭｇＯ及びＡｆ２０
３の含有量合計は後述する理由により９０％以上である
。
５％よりも多いとアパタイト結晶の生成量が少なくなる
ので、２５％以下に限定される。これらの５成分、すな
わちｃａｏ、Ｆ２０５、ＳｉＯ２、ＭｇＯ及びＡｆ２０
３の含有量合計は後述する理由により９０％以上である
。
本発明においてマトリックスガラスは、上記した５成分
に加えて人体に有害ではないＫ２Ｏ゜Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２
Ｏ，ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＯ，Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２
０５ 、Ｂ２０３、Ｆ２ 、Ｙ２０３を所定量の範囲内
で一種または二種以上含有することができる。これらの
任意成分の合計が１０％より多いときには、アパタイト
結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶の生成量が低下して
しまう場合があるので、１０％以下に限定される。また
Ｆ２は５％より多いとガラスが失透しやすくなりまたＹ
２０３が５％より多いとアパタイト結晶及びアルカリ土
類ケイ酸塩結晶の生成ｍが低下してしまうので、Ｆ２及
びＹ２０３はそれぞれ５％以下に限定される。
に加えて人体に有害ではないＫ２Ｏ゜Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２
Ｏ，ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＯ，Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２
０５ 、Ｂ２０３、Ｆ２ 、Ｙ２０３を所定量の範囲内
で一種または二種以上含有することができる。これらの
任意成分の合計が１０％より多いときには、アパタイト
結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶の生成量が低下して
しまう場合があるので、１０％以下に限定される。また
Ｆ２は５％より多いとガラスが失透しやすくなりまたＹ
２０３が５％より多いとアパタイト結晶及びアルカリ土
類ケイ酸塩結晶の生成ｍが低下してしまうので、Ｆ２及
びＹ２０３はそれぞれ５％以下に限定される。
本発明の無機生体材料を製造するにあたっては、上に限
定した組成範囲の母ガラス（マトリックスガラス）を−
旦２００メツシュよりも細かい粒度に粉砕し、ジルコニ
ア−アルミナ系セラミックスと均一に混合し、得られた
混合粉末を所望の形状に成型し、しかる後その成型体を
焼結させてからこれに結晶化処理を施すことが肝要であ
る。母ガラスが２００メツシュよりも粗い粒度であると
、焼結体中に気孔が残りやすく、機械的強度の大きな複
合結晶化ガラスを得ることができない。つまり、気孔が
少なく、結晶が均一に析出し、ジルコニア−アルミナ系
セラミックス粒子が均一に分布した複合結晶化ガラスを
得るためには、２００メツシュよりも細かい粒度の微細
な母ガラス粉末を用いることが重要である。さらに複合
されるジルコニア−アルミナ系セラミックスが体積百分
率で５％より少ないと複合化による機械的強度の向上を
ほとんど望めず、５０％より多いと焼結性が悪くなり、
機械的強度の向上を期待できない上に結晶化ガラスの持
つ生体親和性を充分に生かすことができない。よって、
ジルコニア−アルミナ系セラミックスの配合量は体積百
分率で母ガラスの５〜５０％に限定される。
定した組成範囲の母ガラス（マトリックスガラス）を−
旦２００メツシュよりも細かい粒度に粉砕し、ジルコニ
ア−アルミナ系セラミックスと均一に混合し、得られた
混合粉末を所望の形状に成型し、しかる後その成型体を
焼結させてからこれに結晶化処理を施すことが肝要であ
る。母ガラスが２００メツシュよりも粗い粒度であると
、焼結体中に気孔が残りやすく、機械的強度の大きな複
合結晶化ガラスを得ることができない。つまり、気孔が
少なく、結晶が均一に析出し、ジルコニア−アルミナ系
セラミックス粒子が均一に分布した複合結晶化ガラスを
得るためには、２００メツシュよりも細かい粒度の微細
な母ガラス粉末を用いることが重要である。さらに複合
されるジルコニア−アルミナ系セラミックスが体積百分
率で５％より少ないと複合化による機械的強度の向上を
ほとんど望めず、５０％より多いと焼結性が悪くなり、
機械的強度の向上を期待できない上に結晶化ガラスの持
つ生体親和性を充分に生かすことができない。よって、
ジルコニア−アルミナ系セラミックスの配合量は体積百
分率で母ガラスの５〜５０％に限定される。
本発明の無機生体材料の製造方法によれば、２００メツ
シュよりも細かい粒度の母ガラス粉末とジルコニア−ア
ルミナ系セラミックスが任意の公知手段で混合され、し
かる後その成型体は前記ガラス／ジルコニア−アルミナ
系セラミックス混合粉末の焼結温ｒｆｉ域で熱処理され
、アパタイト結晶及びアルカリ土類ケイＰＩｉ塩結晶が
析出する湿度域で熱処理される。前者の熱処理は気孔率
の小さな機械的強度の大ぎな複合結晶化ガラスを４！Ｉ
るために重要であり、後者の熱処理はガラスからアパタ
イト結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶を析出させるた
めに重要である。
シュよりも細かい粒度の母ガラス粉末とジルコニア−ア
ルミナ系セラミックスが任意の公知手段で混合され、し
かる後その成型体は前記ガラス／ジルコニア−アルミナ
系セラミックス混合粉末の焼結温ｒｆｉ域で熱処理され
、アパタイト結晶及びアルカリ土類ケイＰＩｉ塩結晶が
析出する湿度域で熱処理される。前者の熱処理は気孔率
の小さな機械的強度の大ぎな複合結晶化ガラスを４！Ｉ
るために重要であり、後者の熱処理はガラスからアパタ
イト結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶を析出させるた
めに重要である。
焼結湿度域はガラス／ジルコニア−アルミナ系セラミッ
クス混合粉末の成型体を一定速度で加熱し、その間の熱
収縮を測、定することにより求めることができる。熱収
縮の開始温度から終了温度までが焼結温度域である。
クス混合粉末の成型体を一定速度で加熱し、その間の熱
収縮を測、定することにより求めることができる。熱収
縮の開始温度から終了温度までが焼結温度域である。
また、アパタイト結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶の
析出温度域はガラス／ジルコニア−アルミナ系セラミッ
クス混合物の示差熱分析により求められる。示差熱分析
曲線における発熱ピークの温度で熱処理したガラス／ジ
ルコニア−アルミナ系セラミックス混合粉末のＸ線回折
データを回折することにより、それぞれの発熱ピークに
対応する析出結晶を同定し、その発熱温度から発熱終了
温度までをそれぞれの結晶の析出温度域とする。
析出温度域はガラス／ジルコニア−アルミナ系セラミッ
クス混合物の示差熱分析により求められる。示差熱分析
曲線における発熱ピークの温度で熱処理したガラス／ジ
ルコニア−アルミナ系セラミックス混合粉末のＸ線回折
データを回折することにより、それぞれの発熱ピークに
対応する析出結晶を同定し、その発熱温度から発熱終了
温度までをそれぞれの結晶の析出温度域とする。
熱処理方法としては任意の公知手段を用いて良いが、ホ
ットプレス法やＨＩＰ（熱間静水圧プレス）法を用いる
と焼結がより促進されて気孔が少なくなり、より機械的
強度の大きいものが得られる。
ットプレス法やＨＩＰ（熱間静水圧プレス）法を用いる
と焼結がより促進されて気孔が少なくなり、より機械的
強度の大きいものが得られる。
母ガラスに混合するジルコニア−アルミナ系セラミック
スは、通常僅かのＹ２Ｏ３、ＣａＯ１ＭｇＯＳＣｅ０２
等を固溶した正方晶ジルコニア粒子の応力誘起変ｆｍ（
マンテンサイド変態）を利用してアルミナを強化したも
ので、非常に高強度高靭性なセラミックスである。ジル
コニア−アルミナ系セラミックスのジルコニアとアルミ
ナの好ましい比率は、９０：１０〜１０：９０であるが
、ジルコニア含有率をアルミナ含有率よりも高くした方
が、より高強度高靭性な材料が得られる。たとえば、２
ｍｏｚ％のＹ２０３を固溶する正方晶ジルコニアとα
−アルミナを重量比で４：１に混合し、１５００℃でＨ
ＩＰ法を用いて焼結すると、曲げ強度２００００〜２４
０００ Ｋ９ ／ Ｃ！Ａ、破壊靭ユ 性値ＫＩＧが１１０８Ｎ という高強度高靭性なセラ
ミックスが得られる。また、正方晶ジルコニアとα−ア
ルミナを１吊比で３＝２とした場合でも同等の機械的性
質を示す。本発明の無機生体材料はこれらのジルコニア
−アルミナ系セラミックスを強化剤として用いることに
より強度が向上する。
スは、通常僅かのＹ２Ｏ３、ＣａＯ１ＭｇＯＳＣｅ０２
等を固溶した正方晶ジルコニア粒子の応力誘起変ｆｍ（
マンテンサイド変態）を利用してアルミナを強化したも
ので、非常に高強度高靭性なセラミックスである。ジル
コニア−アルミナ系セラミックスのジルコニアとアルミ
ナの好ましい比率は、９０：１０〜１０：９０であるが
、ジルコニア含有率をアルミナ含有率よりも高くした方
が、より高強度高靭性な材料が得られる。たとえば、２
ｍｏｚ％のＹ２０３を固溶する正方晶ジルコニアとα
−アルミナを重量比で４：１に混合し、１５００℃でＨ
ＩＰ法を用いて焼結すると、曲げ強度２００００〜２４
０００ Ｋ９ ／ Ｃ！Ａ、破壊靭ユ 性値ＫＩＧが１１０８Ｎ という高強度高靭性なセラ
ミックスが得られる。また、正方晶ジルコニアとα−ア
ルミナを１吊比で３＝２とした場合でも同等の機械的性
質を示す。本発明の無機生体材料はこれらのジルコニア
−アルミナ系セラミックスを強化剤として用いることに
より強度が向上する。
ジルコニア−アルミナ系セラミックスの配合によってマ
トリックスの材料が強化さ机る理由警ま、主クラックが
結晶化ガラス中に分散された高強度高靭性なジルコニア
−アルミナ系セラミックス粒子の周りを偏向して進むた
めにより大きなエネルギーを破壊に必要とするためであ
る。ただし、混合するジルコニア−アルミナ系セラミッ
クス粉末の粒度は好ましくは２００メツシュよりも細か
い粒度である。ジルコニア−アルミナ系セラミックス粉
末が２００メツシュより粗い粒度を有すると、焼結体中
に気孔が残りやすく、機械的強度の大きな複合結晶化ガ
ラスを得らない。つまり、気孔が少なく、結晶が均一に
分布した複合結晶化ガラスを得るには、２００メツシュ
よりも細かい粒度の微細なガラス粉末と２００メツシュ
よりも細かい粒度のジルコニア−アルミナ系セラミック
ス微粉末を用いることが望ましい。
トリックスの材料が強化さ机る理由警ま、主クラックが
結晶化ガラス中に分散された高強度高靭性なジルコニア
−アルミナ系セラミックス粒子の周りを偏向して進むた
めにより大きなエネルギーを破壊に必要とするためであ
る。ただし、混合するジルコニア−アルミナ系セラミッ
クス粉末の粒度は好ましくは２００メツシュよりも細か
い粒度である。ジルコニア−アルミナ系セラミックス粉
末が２００メツシュより粗い粒度を有すると、焼結体中
に気孔が残りやすく、機械的強度の大きな複合結晶化ガ
ラスを得らない。つまり、気孔が少なく、結晶が均一に
分布した複合結晶化ガラスを得るには、２００メツシュ
よりも細かい粒度の微細なガラス粉末と２００メツシュ
よりも細かい粒度のジルコニア−アルミナ系セラミック
ス微粉末を用いることが望ましい。
［実施例］
酸化物、炭酸塩、リン酸塩、水和物、フッ化物などを原
料に用いて、表−１に示す組成に相当するマトリックス
ガラスのバッチを調合し、これを白金ルツボに入れて１
４５０〜１５５０℃で２時間溶融した。次いで融液を水
中に投入して急冷し、乾燥後、ボールミルに入れて２０
μｍ以下（５００メツシュ全通）の粒度に粉砕した。次
に、正方品ジルコニアとα−アルミナとを表−１に示す
組成（重量％）で混合後、焼成して得られたジルコニア
−アルミナ系セラミックス粉末（粒度３００メツシュ）
を表−１に示す配合量で添加し、さらにボールミルを用
いて数時間湿式混合し、乾燥した。得られた混合物を黒
鉛型に入れ、３００Ｋｇ／ｄの圧力をかけながら、室温
から１１５０℃まで一定の胃温速度３℃／ｍｉｎで７ｊ
［ｌ熱し、１１５０℃で２時間保持して成型体の焼結と
結晶化を行った。
料に用いて、表−１に示す組成に相当するマトリックス
ガラスのバッチを調合し、これを白金ルツボに入れて１
４５０〜１５５０℃で２時間溶融した。次いで融液を水
中に投入して急冷し、乾燥後、ボールミルに入れて２０
μｍ以下（５００メツシュ全通）の粒度に粉砕した。次
に、正方品ジルコニアとα−アルミナとを表−１に示す
組成（重量％）で混合後、焼成して得られたジルコニア
−アルミナ系セラミックス粉末（粒度３００メツシュ）
を表−１に示す配合量で添加し、さらにボールミルを用
いて数時間湿式混合し、乾燥した。得られた混合物を黒
鉛型に入れ、３００Ｋｇ／ｄの圧力をかけながら、室温
から１１５０℃まで一定の胃温速度３℃／ｍｉｎで７ｊ
［ｌ熱し、１１５０℃で２時間保持して成型体の焼結と
結晶化を行った。
しかる後、炉内で室温まで冷却し、ジルコニア−アルミ
ナ系セラミックスとの複合結晶化ガラスを得た。
ナ系セラミックスとの複合結晶化ガラスを得た。
こうして製造された各複合結晶化ガラスの破断面を走査
形電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したところ、いずれも気
孔のほとんど無い緻密な組織であった。また、これらの
複合結晶化ガラスを粉砕し、粉末ｘｉ回折により析出結
晶相を同定した。さらに、複合結晶化ガラスを３００番
のダイヤモンド砥石で直径３〜５ａｌｌの丸棒に加工し
、三点曲げ強度試験を行った。ガラス組成、ジルコニア
−アルミナ系セラミックスの組成、ジコニアーアルミナ
系セラミックスの配合量（ガラスに対する体積百分率）
、析出結晶相及び三点曲げ強度を表−１に示す。表から
明らかなように、本発明の無機生体材料は２８００〜３
８００Ｋｇ／−という高い曲げ強度を有している。
形電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したところ、いずれも気
孔のほとんど無い緻密な組織であった。また、これらの
複合結晶化ガラスを粉砕し、粉末ｘｉ回折により析出結
晶相を同定した。さらに、複合結晶化ガラスを３００番
のダイヤモンド砥石で直径３〜５ａｌｌの丸棒に加工し
、三点曲げ強度試験を行った。ガラス組成、ジルコニア
−アルミナ系セラミックスの組成、ジコニアーアルミナ
系セラミックスの配合量（ガラスに対する体積百分率）
、析出結晶相及び三点曲げ強度を表−１に示す。表から
明らかなように、本発明の無機生体材料は２８００〜３
８００Ｋｇ／−という高い曲げ強度を有している。
［発明の効果コ
本発明の無機生体材料は骨と化学的に結合するのに必要
なＣａＯとＰ２０ｓを含有し、しかもジルコニア−アル
ミナ系セラミックスを強化剤として用いることから２８
００〜３８００？ｒｇ／ｄという非常に高い曲げ強度を
有しているので、人工骨用及び人工歯根用生体材料とし
て極めて有用である。
なＣａＯとＰ２０ｓを含有し、しかもジルコニア−アル
ミナ系セラミックスを強化剤として用いることから２８
００〜３８００？ｒｇ／ｄという非常に高い曲げ強度を
有しているので、人工骨用及び人工歯根用生体材料とし
て極めて有用である。
Claims (2)
- （１）重量百分率で ＣａＯ １２〜５６％ Ｐ＿２Ｏ＿５ １〜２７％ ＳｉＯ＿２ ２２〜５０％ ＭｇＯ ０〜３４％ Ａｌ＿２Ｏ＿３ ０〜２５％ Ｋ＿２Ｏ ０〜１０％ Ｌｉ＿２Ｏ ０〜１０％ Ｎａ＿２Ｏ ０〜１０％ ＴｉＯ＿２ ０〜１０％ ＺｒＯ＿２ ０〜１０％ ＳｒＯ ０〜１０％ Ｎｂ＿２Ｏ＿５ ０〜１０％ Ｔａ＿２Ｏ＿５ ０〜１０％ Ｂ＿２Ｏ＿３ ０〜１０％ Ｆ＿２ ０〜５％ Ｙ＿２Ｏ＿３ ０〜５％ の範囲で上記成分を含有し、ＣａＯ、Ｐ＿２Ｏ＿５、Ｓ
ｉＯ＿２、ＭｇＯ及びＡｌ＿２Ｏ＿３の含有量合計が９
０％以上である組成を有する結晶化ガラス中にジルコニ
ア−アルミナ系セラミックスを分散させたセラミックス
複合結晶化ガラスからなる無機生体材料。 - （２）重量百分率で ＣａＯ １２〜５６％ Ｐ＿２Ｏ＿５ １〜２７％ ＳｉＯ＿２ ２２〜５０％ ＭｇＯ ０〜３４％ Ａｌ＿２Ｏ＿３ ０〜２５％ Ｋ＿２Ｏ ０〜１０％ Ｌｉ＿２Ｏ ０〜１０％ Ｎａ＿２Ｏ ０〜１０％ ＴｉＯ＿２ ０〜１０％ ＺｒＯ＿２ ０〜１０％ ＳｒＯ ０〜１０％ Ｎｂ＿２Ｏ＿５ ０〜１０％ Ｔａ＿２Ｏ＿５ ０〜１０％ Ｂ＿２Ｏ＿３ ０〜１０％ Ｆ＿２ ０〜５％ Ｙ＿２Ｏ＿３ ０〜５％ の範囲で上記成分を含有し、ＣａＯ、Ｐ＿２Ｏ＿５、Ｓ
ｉＯ＿２、ＭｇＯ及びＡｌ＿２Ｏ＿３の含有量合計が９
０％以上である組成を有し、かつ２００メッシュよりも
細かい粒度を有するマトリックスガラス粉末に、ジルコ
ニア−アルミナ系セラミックスを体積百分率で５〜５０
％均一に混合し、この混合物を所定の形に成型した後に
、この成型体が焼結する温度域で熱処理し、ガラスから
アパタイト結晶と、ウオラストナイト、ジオプサイド、
フォルステライト、オケルマナイ及びアノルサイトから
選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結晶の１種または２種以
上とが均一に析出する温度域で熱処理することを特徴と
する無機生体材料の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8746476A JPH0191865A (ja) | 1987-02-28 | 1987-02-28 | 無機生体材料及びその製造方法 |
| US07/159,606 US4960733A (en) | 1987-02-28 | 1988-02-24 | Inorganic biomaterial and process for producing the same |
| DE3806215A DE3806215A1 (de) | 1987-02-28 | 1988-02-26 | Anorganisches biomaterial und verfahren zu dessen herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8746476A JPH0191865A (ja) | 1987-02-28 | 1987-02-28 | 無機生体材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0191865A true JPH0191865A (ja) | 1989-04-11 |
Family
ID=12748246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8746476A Pending JPH0191865A (ja) | 1987-02-28 | 1987-02-28 | 無機生体材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0191865A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009539755A (ja) * | 2006-06-16 | 2009-11-19 | インペリアル イノベーションズ リミテッド | 生物活性ガラス |
| US9198842B2 (en) | 2009-06-30 | 2015-12-01 | Repregen Limited | Multicomponent glasses for use in personal care products |
| KR20220105737A (ko) * | 2021-01-21 | 2022-07-28 | 주식회사 엠에이치바이오 | 인산-칼슘계 글라스 세라믹 블록 및 이의 제조방법 |
-
1987
- 1987-02-28 JP JP8746476A patent/JPH0191865A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009539755A (ja) * | 2006-06-16 | 2009-11-19 | インペリアル イノベーションズ リミテッド | 生物活性ガラス |
| US9198842B2 (en) | 2009-06-30 | 2015-12-01 | Repregen Limited | Multicomponent glasses for use in personal care products |
| KR20220105737A (ko) * | 2021-01-21 | 2022-07-28 | 주식회사 엠에이치바이오 | 인산-칼슘계 글라스 세라믹 블록 및 이의 제조방법 |
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